CN2723302Y - 可向任意方向平移的轮式行走部件 - Google Patents

Abstract

一种可向任意方向平移的轮式行走部件，主动轮安装在可转动的圆盘上，圆盘有锁定，解锁，两种状态，在锁定状态，电机转动使行走部件向某一方向前进或后退，在解锁状态，电机转动使圆盘转动，主轮子改变方向，主动轮改变方向也带动从动轮改变方向，从动轮也可以是万向轮，两个主动轮具有相同的结构，并分别位于长方形底盘的对角线上，两个从动轮具有相同的结构，并位于长方形底盘的另一对角线上，四个轮子能转向同一方向，使行走部件能向任意方向平移运动，调节两个主动轮的速度时也可使行走部件在行走时产生转弯，本实用新型通过测试地板缝定向，用光电传感器测试地板缝，经过微处理机运算控制行走部件沿地板缝前进。

Description

可向任意方向平移的轮式行走部件

本实用新型涉及一种轮式行走机械，可作为室内机器人的行走部件。

目前，所见轮式行走机械行走时只可转弯不可向任意方向平移，也有即可转弯又可平移的象月球车，但太复杂。

本实用新型的目的是提供一种结构简单的即可转弯又可向任意方向平移运动的轮式行走部件。同时解决室内机器人行走时的定向问题。

本实用新型所采用的技术方案是：把支撑轮轴的支架固定在一圆盘的偏离圆心的一边，要使轮轴正对圆盘的圆心，圆盘转动时轮子就可改变方向。为了使圆盘可以自由转动，可将圆盘通过一滚动轴承与底盘固定(轴承的一个圈与行走部件的底盘固定，轴承的另一个圈与圆盘固定)。圆盘的中心有一孔，在底盘固定了轴承的内圈的中心位置也有一孔，电机的输出轴插入前面所述的两孔，与轮轴垂直相交。为了把电机的转动传给轮子，在电机的输出轴的端部固定一伞齿轮，在轮轴的一端也要固定一伞齿轮，这两个伞齿轮互相啮合。圆盘可以自由转动，和圆盘不可以自由转动，是两种不同的状态，我们称之为圆盘的解锁状态，和圆盘的锁定状态。在圆盘的两种状态，轮子的转动产生不同的作用：(一)圆盘的锁定状态：电机转动时轮子转动，带动行走部件向某一方向前进或后退；(二)圆盘的解锁状态：电机转动时轮子转动，由于轮子与地面的磨擦力轮子带动圆盘转动，轮子就改变方向。为了解决圆盘的锁定问题，可以使用一电动插销，它用电磁铁的吸合及放开来控制插销的拉上和落下。电动插销是固定在底盘上的，在圆盘上相应插销落下的圆周上钻有一些孔，插销落下时，插销落入孔中，圆盘进入锁定状态；插销拉上时，圆盘进入解锁状态。为了测试圆盘转过的角度，可在圆盘的一定半径的圆周上钻一些孔，用红外发射、接收对管测试，也可使用限位开关。完成转向的过程是：首先插销拉上；然后圆盘转动，转到需要的角度停止圆盘转动，再使插销落下完成转向。前面叙述的是一个主动轮的结构原理。本实用新型设计为两个主动轮和两个从动轮，两个主动轮具有相同的结构，并分别位于长方形底盘的对角线上，两个从动轮具有相同的结构，并位于长方形底盘的另一对角线上，从动轮可以是万向轮或是一般走直线的轮子，如是走直线的轮子，那么它的支撑轮轴的支架同样需固定在一圆盘上，但与主动轮不同的是从动轮的支架需固定在圆盘的中心位置。与主动轮相同，将从动轮的圆盘通过一滚动轴承与底盘固定。为了使主动轮的圆盘转动时从动轮的圆盘也转动同样的角度。可以用皮带或拉线绕在主动轮的圆盘与从动轮的圆盘的圆周上，使它们产生连动。具有上述四轮结构的行走部件其四个轮子能转向同一方向，使行走部件能向任意方向平移运动，调节两个主动轮的速度时也可使行走部件行走时产生转弯。解决室内机器人行走时的定向，本实用新型所采的技术方案是，通过测试地板缝定向，如测试地板砖的缝。用光电传感器测试地板缝经过微处理机运算控制行走部件沿地板缝前进。测试的原理是地表的反光强度与地板缝的反光强度有较大的差别。可以使用激光传感器，也可使用红外线传感器来测试。测试的方法也有两种，一是用机械装置使传感器来回扫描测试地板缝的位置；另一种是在靠近地表安装一排传感器，每两传感器之间间隔一定距离，距离的大小确定测试的精度。本实用新型提供了一种结构简单的即可转弯又可向任意方向平移运动的轮式行走部件。同时能解决室内机器人行走时的定向问题。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型拆去一个主动轮和一个从动轮及它们的附属另件后的A-A剖视图，显示一个主动轮和一个从动轮的结构及测试地板缝用的装有红外线发射接收对管的条形板的安装位置。

图2是本实用新型B-B剖视图，显示本实用新型四个轮子的安装位置。

图中1.主动轮，2.从动轮，3.另一个主动轮，4.另一个从动轮，5.装有红外线发射接收对管的条形板，6.主动轮的轴，7.主动轮的伞齿轮，8.电机的伞齿轮，9.红外线发射接收对管，10.固定装有红外线发射接收对管的条形板的长方形板，11.从动轮的圆盘，12.从动轮的滚动轴承，13.固定从动轮的滚动轴承的圆圈。14.尼龙绳，15.主动轮的圆盘，16尼龙绳，17主动轮的滚动轴承，18.固定主动轮的滚动轴承的圆圈，19.带有减速器的电机，20.电动插销，21.支持插销的圆圈，22.底盘，23.支架。

图1所示实施例中，在主动轮的圆盘(15)上，支架(23)固定在圆盘偏离圆心的一边，主动轮的轴(6)插入支架(23)的孔和主动轮(1)的孔中，轴是正对圆盘的圆心的，轴与轮固定，轴的一端固定伞齿轮(7)，在主动轮的圆盘(15)上设置一圆圈，它与主动轮的滚动轴承(17)的外圈紧配合，滚动轴承(17)的内圈与固定主动轮的滚动轴承的圆圈(18)紧配合，圆圈(18)还与底盘(22)固定。底盘(22)上固定圆圈(18)的中心部位有一孔，圆盘(15)的中心也有一孔，带有减速器的电机(19)的输出轴插入前面所述的两孔，与轮轴垂直相交。在电机(19)的输出轴的端部固定一伞齿轮(8)。伞齿轮(7)与伞齿轮(8)互相啮合。电动插销(20)的插销穿过底盘(22)上的一孔和支持插销的圆圈(21)的孔落入圆盘(15)上的孔中。圆圈(21)与底盘(22)固定。电动插销(20)与底盘(22)固定。插销能在上述两孔中自由滑动。在从动轮的圆盘(11)上，支架固定在圆盘的中心部位，从动轮(2)通过一轴固定在支架上，并使轮(2)能自由转动。在圆盘(11)上设置一圆圈，它与从动轮的滚动轴承(12)的外圈紧配合，在底盘(22)上固定一固定从动轮的滚动轴承的圆圈(13)，圆圈(13)还与滚动轴承(12)的内圈紧配合。尼龙绳(16)绕过主动轮(1)的圆盘和从动轮(4)的圆盘，使两个圆盘连动。尼龙绳(14)绕过主动轮(2)的圆盘和从动轮(3)的圆盘，使两个圆盘连动。为了避免尼龙绳在圆盘上打滑，在每个圆盘的某一位置把尼龙绳和圆盘固定，位置的选择是使每个圆盘的转动不受到影响。主动轮(3)及附属部分的结构与主动轮(1)完全相同。从动轮(4)及附属部分的结构与从动轮(2)完全相同。本实施例是由两个主动轮和两个从动轮组成。图2.所示为四个轮子的相对位置。两个主动轮位于长方形底盘的一条对角线上，两个从动轮位于长方形底盘的另一条对角线上。在装有红外线发射接收对管的条形板(5)上安装了一排红外线发射接收对管(9)，每两个红外线发射接收对管间间隔一厘米左右。固定装有红外线发射接收对管的条形板的长方形板(10)一端与底盘(22)固定，另一端与条形板(5)固定，并使条形板(5)与地面平行，而且使安装在条形板(5)上的红外线发射接收对管与地面间隔一定距离。

Claims (4)

1.一种可向任意方向平移的轮式行走部件，包括两个主动轮，两个从轮，光电传感器，其特征是：主动轮安装在可转动的圆盘上，圆盘有锁定，解锁，两种状态，在锁定状态，电机转动使行走部件向某一方向前进或后退，在解锁状态，电机转动使圆盘转动，主轮子改变方向，主动轮改变方向也带动从动轮改变方向，从动轮也可以是万向轮，两个主动轮具有相同的结构，并分别位于长方形底盘的对角线上，两个从动轮具有相同的结构，并位于长方形底盘的另一对角线上，四个轮子能转向同一方向，使行走部件能向任意方向平移运动，调节两个主动轮的速度时也可使行走部件在行走时产生转弯，本实用新型通过测试地板缝定向，用光电传感器测试地板缝，经过微处理机运算控制行走部件沿地板缝前进。

2.根据权利要求1.所述的一种可向任意方向平移的轮式行走部件，其特征是：把支撑轮轴的支架固定在一圆盘的偏离圆心的一边，要使轮轴正对圆盘的圆心，将圆盘通过一滚动轴承与底盘固定，圆盘可以自由转动，圆盘的中心有一孔，在底盘固定了轴承的内圈的中心位置也有一孔，电机的输出轴插入前面所述的两孔，与轮轴垂直相交，在电机的输出轴的端部固定一伞齿轮，在轮轴的一端也要固定一伞齿轮，这两个伞齿轮互相啮合，电动插销固定在底盘上，在圆盘上相应插销落下的圆周上钻有一些孔，插销落下时，插销落入孔中，圆盘进入锁定状态，插销拉上时，圆盘进入解锁状态，为了测试圆盘转过的角度，可在圆盘的一定半径的圆周上钻一些孔，用红外发射、接收对管测试，也可使用限位开关，

3.根据权利要求1.所述的一种可向任意方向平移的轮式行走部件，其特征是：从动轮如是走直线的轮子，那么它的支撑轮轴的支架固定在圆盘的中心位置，并将从动轮的圆盘通过一滚动轴承与底盘固定，用皮带或拉线绕在主动轮的圆盘与从动轮的圆盘的圆周上，使它们产生连动。

4.根据权利要求1.所述的一种可向任意方向平移的轮式行走部件，其特征是：测试地板缝可以使用激光传感器，也可使用红外线传感器来测试，测试的方法可以用机械装置使传感器来回扫描测试地板缝的位置，或是在靠近地表安装一排传感器，每两传感器之间间隔一定距离，距离的大小确定测试的精度。